KR20170044503A - 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물의 지붕이나 외벽에서 태양광 발전과 함께 태양열 집열에 따른 공기열원을 건물 내 환기 및 난방 예열원으로 이용하여 실내 주거생활에 필요한 에너지원인 전기와 열원을 효과적으로 동시생산하고 기존 공조설비와 효율적으로 연동제어함을 제공하도록, 건물의 실내공간에 공기를 유입하는 공기유입관과; 상기 공기유입관 상에 연결되고 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정하며 공기열원을 필터링한 후 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍하는 에어핸들링유닛과; 건물의 실내공간으로부터 폐열을 포함한 공기를 배출가능하게 구비되는 공기배출관과; 상기 공기배출관 상에 연결 설치되어 흡입력을 생성시키되 실내공간의 폐열을 열교환할 수 있게 구동하는 폐열회수기와; 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간을 형성하되 상기 에어갭공간에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비되는 예열모듈;을 포함하는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템을 제공한다.

Description

공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템 {Air-conditioning System Using Air Type Photohvoltaic-thermal Preheating Module}

본 발명은 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 지붕이나 외벽에서 태양광 발전과 함께 태양열 집열에 따른 공기열원을 건물 내 환기 및 난방 예열원으로 이용하여 실내 주거생활에 필요한 에너지원인 전기와 열원을 효과적으로 동시생산하고 기존 공조설비와 효율적으로 연동제어하는 것이 가능한 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공동주택이나 아파트, 빌딩 등과 같은 건축물에는 에어컨이나 히터 등과 같은 냉난방장치가 설치되어 실내 쾌적하고 조화된 공기를 제공하고 있으며, 특히 주상복합건물 또는 빌딩 등과 같이 밀폐식 창문이 설치된 고층 건축물에는 공동으로 냉난방 및 환기를 실행할 수 있는 공조시스템이 필수적으로 설치되어 사용하고 있다.

이러한 공조시스템은 주로 실내의 공기만을 순환시키는 방식으로 공기를 냉각 또는 가열하여 설정온도의 공기로 변화시킨 후 실내 곳곳마다 제공하도록 이루어진다.

그런데 고층 건축물의 외벽에는 미관 등의 상황을 고려하여 유리소재의 창호가 차지하는 면적이 증가하고 있기 때문에 건물 전체의 단열성이나 열효율이 크게 저하되며, 이러한 상황에서 단지 공조시스템만을 사용하여 실내온도를 조절할 경우 에너지량이 과다하게 소요된다는 문제가 있었다.

반면 건축물의 외벽체인 창호에 대해 진공창, 이중창, 특수 코팅창 등이 개발적용하므로 창을 통한 열적 손실이 어느 정도 억제되고는 있으나, 창호가 건축물의 벽체에 고정되어 고 기밀화가 추구된 밀폐형 구조를 이루므로 실내의 자연 환기가 어렵게 되어 공조시스템을 이용한 환기에 의존할 수밖에 없기 때문에 자연히 공조시스템의 사용량이 증가하게 된다는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록실용신안공보 제209771호(2000.10.30.)에는 건축물의 실내 공조시스템으로서, 실내 창호 하부의 단열재에 접한 슬라브 상에 설치되며 실외공기 흡입로를 통하여 실외공기 흡입구에 연결되는 팬코일유니트와, 벽체 역할을 하며 흑체플레이트와 함께 상부에 실외공기 흡입구가 형성되는 단열재와, 단열재에 부착되는 흑체플레이트와, 흑체플레이트와 일정한 간격으로 대향하면서 외부 환경에 직접 노출되도록 설치되며 상부와 하부에 각각 실외공기 배출구 및 실외공기 유입구가 형성되는 스팬드럴 유리로 구성됨에 따라 겨울철 난방비 절감에 효과가 있으며 환기작용으로 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 있는 통기 구조 커튼월과 팬 코일 유니트를 이용한 일체형 에너지 절약형 공조 시스템이 공지되어 있다.

또한 등록특허공보 제1102860호(2011.12.29.)에는 건물의 외피를 통해 외기를 실내로 유입하기 위한 외피 구조로서, 그 배면에 소정의 공간이 형성되며 상기 건물의 실외측에 면하도록 설치되는 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈의 배면에 형성되는 공간이 외부로 개방된 부분으로서 외기가 상기 태양광 모듈의 배면의 공간을 통과하면서 1차 예열되도록 상기 외기를 도입하는 외기도입부와, 외부창과 내부창 및 상기 외부창과 상기 내부창 사이의 공간인 중공층으로 이루어지며 상기 외기도입부에 연결되어 상기 외기도입부를 통해 도입된 외기가 상기 중공층을 통과하면서 2차 예열되도록 하는 이중외피부와, 상기 이중외피부에 연결되며, 상기 외기가 실내로 유입되도록 하는 외기유입부를 포함하여 구성됨에 따라 이중외피의 중공층을 통한 외기의 예열 효율을 향상시키고 환기에 따른 열손실을 최소화할 수 있는 에너지절약형 외피구조가 공지되어 있다.

그러나 상기한 종래기술 중 등록실용신안공보 제209771호의 경우에는 태양복사열의 영향을 받아 집열된 외부공기를 실내에 단순히 유입시키기 때문에 열원생산만을 도모할 뿐 태양광의 활용에 따른 에너지생산이 미흡하다는 한계가 있었다.

또한 상기한 등록특허공보 제1102860호의 경우에는 태양열에 따른 집열공간 내에 유동성을 갖는 공기가 직선이동하기 때문에 내부온도의 분포차이가 커 열전달효율이 낮으며 집열성능이 매우 미흡하다는 문제점이 있었다.

더불어 종래 태양에너지를 활용한 시스템은 에너지생산을 위한 자체효율이 높다하더라도 건물의 형태나 규모, 용도, 계절적 요인 등에 의한 건물 부하변동에 따라 시스템의 효율이 달라지며, 결국 건물 내 기존 공조시스템의 운영에만 의존해야만 한다는 문제점이 있었다.

등록실용신안공보 제20-0209771호(2000.10.30.) 등록특허공보 제10-1102860호(2011.12.29.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건물 내 냉난방을 위한 적정온도의 예열된 열원을 지속적으로 공급할 수 있게 구성하므로, 기존 건물설비에 직접 연동하여 태양에너지의 활용에 따른 실효성을 도모함은 물론 냉난방효율 및 환기효율을 높이고 건물에너지 효율을 향상시킬 수 있는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.

뿐만 아니라 본 발명은 태양광 발전과정에서 태양광모듈에 가해지는 열을 즉시 전도시키면서 공기에 굴곡진 이동경로를 접촉 안내할 수 있게 구성하므로 필요한 전기량을 생산함과 동시에 우수한 열전달효율에 따른 예열원의 생산성을 높일 수 있는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템은 건물의 실내공간에 공기를 유입하는 공기유입관과; 상기 공기유입관 상에 연결되고 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정하며 공기열원을 필터링한 후 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍하는 에어핸들링유닛과; 건물의 실내공간으로부터 폐열을 포함한 공기를 배출가능하게 구비되는 공기배출관과; 상기 공기배출관 상에 연결 설치되어 흡입력을 생성시키되 실내공간의 폐열을 열교환할 수 있게 구동하는 폐열회수기와; 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간을 형성하되 상기 에어갭공간에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비되는 예열모듈;을 포함하여 이루어진다.

상기 예열모듈의 에어갭공간에 외부공기를 유입하여 예열가능하게 구성하고, 상기 예열모듈의 일단이 상기 공기유입관에 연통하도록 연결되어 상기 에어핸들링유닛에 예열된 공기열원을 공급할 수 있게 구성되는 외기유입형으로 구성하는 것이 가능하다.

상기 에어핸들링유닛과 상기 공기배출관을 상호 연결하고 상기 공기배출관 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 에어핸들링유닛을 향해 재차 순환공급할 수 있게 형성되는 외기순환관을 구비한다.

또한 본 발명은 상기 공기유입관에 실내공기를 유입가능하게 구성하고, 상기 공기배출관과 상기 예열모듈을 상호 연결하되 상기 공기배출관 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 예열모듈의 에어갭공간을 향해 유입시키는 내기유입관과, 상기 예열모듈과 상기 에어핸들링유닛을 상호 연결하여 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 순환공급할 수 있게 형성되는 내기순환관을 포함하여 구성되는 내기순환형으로 구성하는 것도 가능하다.

상기 예열모듈은 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내부에 공기가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과, 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과, 상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고 외부로의 열손실을 차단하는 하부단열시트와, 상기 하부단열시트 상에 구비하고 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 공기와 접촉하되 공기의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 포함하여 이루어진다.

상기 하부단열시트에는 상부에 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되되 상기 에어갭공간 내 공기의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 구비한다.

상기 베플부재는 상기 에어갭공간 내 유입된 공기가 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 공기의 유동방향으로 서로 간격을 두고 배열배치한다.

상기 베플부재는 "－"자 형상, "∨"자 형상 중에서 선택한 단면형상을 갖는 판형으로 성형하여 구성한다.

또한 상기 베플부재는 공기의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부단열시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하는 블록형으로 성형하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 베플부재의 경사유도면은 공기의 유입방향에 대응되게 형성되고 상기 하부단열시트를 기준으로 30~40°의 경사각을 이루는 제1경사면과, 상기 제1경사면의 반대편에 형성되되 상기 하부단열시트를 기준으로 55~65°의 경사각을 이루는 제2경사면과, 상기 제1경사면과 상기 제2경사면의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 공기를 유도하는 만곡면을 구비한다.

본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템에 의하면 외기 또는 내기를 예열원으로 생성시킨 후 적정온도로 조정 및 필터링할 수 있게 구성하므로, 난방 및 환기에 필요한 예열원으로 직접 적용하며 건물의 기존 공조설비와 효율적으로 연동하여 신재생에너지의 활용을 위한 예열모듈의 실효성 및 신뢰성을 대폭 향상시키고, 건물 내 환기설비의 예열원으로 이용하여 환기효율을 보다 향상시키면서 제로에너지 건축기술에 활용하기 위한 제품의 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 얻는다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템은 태양광모듈로부터 열원을 전도하여 공기의 흐름에 접촉하되 공기를 굴곡진 이동경로로 안내할 수 있게 유도하므로, 태양광모듈의 기능성을 유지하여 전기생산성을 향상시키고, 공기의 이동거리 및 유속이 증가하여 집열성능을 증진시킴은 물론 열원생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템은 공기가 유동할 에어갭공간 내에 공기의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 구성하므로, 에어갭공간을 단계적으로 구획하여 집열성능을 보다 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 예열모듈의 제1실시예를 나타내는 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 예열모듈 제1실시예를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 예열모듈 제2실시예를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 예열모듈 제3실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에서 예열모듈 제3실시예의 하부단열시트 및 베플부재를 나타낸 사시도.
도 7은 도 5의 "A"부분 확대단면도.
도 8은 본 발명에 따른 일실시예에서 공조시스템의 제1실시예를 나타내는 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 일실시예에서 공조시스템의 제2실시예를 나타내는 개념도.

본 발명은 건물의 실내공간에 공기를 유입하는 공기유입관과; 상기 공기유입관 상에 연결되고 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정하며 공기열원을 필터링한 후 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍하는 에어핸들링유닛과; 건물의 실내공간으로부터 폐열을 포함한 공기를 배출가능하게 구비되는 공기배출관과; 상기 공기배출관 상에 연결 설치되어 흡입력을 생성시키되 실내공간의 폐열을 열교환할 수 있게 구동하는 폐열회수기와; 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간을 형성하되 상기 에어갭공간에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비되는 예열모듈;을 포함하는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템을 기술구성의 특징으로 한다.

다음으로 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 공기유입관(10)과, 에어핸들링유닛(20)과, 공기배출관(30)과, 폐열회수기(40)와, 예열모듈(100)을 포함하여 이루어진다.

상기 공기유입관(10)은 건물의 실내공간을 향해 공기를 유입시키기 위한 통로로서, 상기 에어핸들링유닛(20)을 향해 공기가 이동가능한 경로를 구비토록 길이방향으로 연장형성된다.

상기 공기유입관(10)에는 내기 또는 외기가 유입가능한 구조로 구성하는 것이 가능하다. 즉 상기 공기유입관(10)의 일단이 건물 내에 배치되어 실내공기가 유입될 수 있게 구성하는 것이 가능하고, 상기 공기유입관(10)이 상기 예열모듈(100)에 연결되어 외부공기가 유입될 수 있게 구성하는 것도 가능하다.

상기 공기유입관(10)의 진입 경로에는 공기의 유입량을 비롯하여 방향을 조절하기 위한 공기조절판(D)을 구비토록 구성하는 것도 가능하다.

상기 에어핸들링유닛(20)은 상기 공기유입관(10)을 통해 유입된 공기를 난방가능한 형태로 조절하는 기능을 수행한다.

상기 에어핸들링유닛(20)은 상기 공기유입관(10) 상에 상호 연통하도록 연결되어 공기가 유입될 수 있게 형성한다.

상기 에어핸들링유닛(20)은 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정가능하게 구성한다. 즉 상기 에어핸들링유닛(20)에는 내부에 히팅코일 등과 같은 가열수단(21)을 구비하여 공기열원의 온도를 높일 수 있게 구성하고, 내부에 냉매관 등과 같은 냉각수단(23)을 구비하여 공기열원의 온도를 낮출 수 있게 구성한다.

상기 에어핸들링유닛(20)에는 상기 공기유입관(10)을 통해 유입된 공기열원을 필터링가능하게 구성한다. 즉 상기 에어핸들링유닛(20) 내에 유입된 공기열원에 포함된 이물을 여과할 수 있게 적어도 하나 이상의 필터층(25)을 구비토록 구성한다.

상기 에어핸들링유닛(20)은 내부에 유입된 공기열원을 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍기(27)를 구비하여 송풍한다.

상기 공기배출관(30)은 건물의 실내공간에 일단이 연결되고, 실외를 향해 연장형성되어 건물 실내의 폐열을 포함한 공기를 배출가능하게 구비된다.

상기 폐열회수기(40)는 건물 실내공간 내의 폐열을 열교환할 수 있게 회수하는 기능을 수행한다.

상기 폐열회수기(40)는 상기 공기배출관(30) 상에 연결 설치되고, 상기 공기배출관(30) 내 흡입력을 생성시키도록 구동한다. 즉 상기 폐열회수기(40)는 상기 공기배출관(30)을 통해 건물 실내의 폐열을 회수한 후 외부로 배출시킬 수 있게 구성한다.

상기 예열모듈(100)은 건물의 외벽에 장착가능한 구조를 갖는 외피구조물로서, 태양에너지에 따른 발전을 도모하여 전기 및 열원을 생산하는 기능을 수행한다.

상기 예열모듈(100)은 건물의 외벽면에 일체로 장착가능한 모듈러 방식을 이루도록 구비된다. 즉 외면이 건축물의 외벽과 동일한 벽면을 이룰 수 있게 건물의 외벽에 매립적용되어 일체를 이루도록 구성하므로, 건축물과의 외관상 미려함을 도모함은 물론 우수한 시공효율을 도모하고 가격경쟁력을 향상시키는 것이 가능하다.

상기 예열모듈(100)은 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간(111)을 형성하고, 상기 에어갭공간(111)에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 상기 에어핸들링유닛(20)을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비된다.

상기 예열모듈(100)은 도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 외곽프레임(110)과, 태양광모듈(120)과, 하부단열시트(130) 및 베플부재(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 외곽프레임(110)은 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고, 상/하부에 각각 상기 태양광모듈(120) 및 상기 하부단열시트(130)를 고정지지하되 상기 태양광모듈(120) 및 상기 하부단열시트(130)가 서로 간격을 두고 위치할 수 있게 지지하여 내부에 공기가 이동가능한 에어갭공간(111)을 형성하게 된다.

상기 에어갭공간(111)은 외부로부터 공기가 유입될 수 있는 유입구(115)에 연통하도록 형성되고, 건축물 내부공간을 향해 가열된 열원의 공기가 배출될 수 있는 배출구(116)에 연통하도록 형성된다.

상기에서 유입구(115) 및 배출구(116)는 상기 외곽프레임(110) 또는 상기 하부단열시트(130) 상에 선택적으로 적용하여 구성하는 것이 가능하다.

상기 태양광모듈(120)은 상기 외곽프레임(110)의 상부에 설치되고 상면이 외측에 노출된 구조 즉 상면이 건축물의 외벽면을 형성하는 구조를 이루어 태양 빛을 수광가능하게 구성한다.

상기 태양광모듈(120)은 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키는 기능을 수행함과 동시에 전기에너지의 생성과정에서 발생한 열을 상기 에어갭공간(111)에 전달하여 집열시키는 기능을 수행한다.

상기 태양광모듈(120)의 구성은 일반적인 태양전지판이나 태양전지모듈 등의 구조를 동일하게 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 하부단열시트(130)는 상기 외곽프레임(110)의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈(120)의 하측에 간격을 두고 위치하므로, 상기 에어갭공간(111)에 전달된 열에 대한 외부로의 열손실을 차단하도록 구성한다.

상기 하부단열시트(130)는 우수한 단열성을 갖는 단열재(예를 들면, 플라스틱, 알루미늄 등)을 사용하여 구성한다.

상기 하부단열시트(130)에는 상부에 일정한 간격을 두고 구비되는 복수 개의 단턱부(135)를 형성한다. 즉 상기 단턱부(135)는 상기 에어갭공간(111) 내 공기의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되어 상기 에어갭공간(111)을 구분 구획하므로, 공기가 상호 구분된 구간마다 단계적으로 유동하여 열전달성능을 보다 향상시킬 수 있게 구성한다.

상기 단턱부(135)는 상기 하부단열시트(130)의 좌우 폭 방향을 향해 연장형성되고, 상기 단턱부(135)는 상기 에어갭공간(111)을 향해 돌출 형성되되 상기 베플부재(140)보다는 낮은 높이를 이루도록 형성한다.

상기와 같이 공기가 유동할 에어갭공간(111) 내에 공기의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부(135)를 구성하게 되면, 에어갭공간(111)을 단계적으로 구획하여 집열성능을 보다 증진시키는 것이 가능하다.

상기 베플부재(140)는 상기 하부단열시트(130) 상에 구비하고 상기 에어갭공간(111)을 향해 돌출 형성되어 공기와 접촉가능하게 구성한다.

상기 베플부재(140)는 상기 하부단열시트(130) 상에 사출성형하여 제조함에 따라 일체로 형성하므로 간단한 구조로 제작이 용이하고 우수한 내구성을 도모하여 평균수명을 연장하는 것이 가능하다.

상기 베플부재(140)는 상기 에어갭공간(111) 내 공기의 굴곡진 이동경로를 안내가능하게 복수 개를 구비토록 구성한다. 즉 상기 베플부재(140)는 상기 유입구(115)에서 상기 배출구(116)를 향한 공기의 유동방향으로 서로 간격을 두고 배열배치되므로 공기가 좌우 방향으로 굴곡지며 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 이루어진다.

상기 베플부재(140)는 소정 두께의 판자형태로 "－"자 형상, "∨"자 형상 중에서 선택한 단면형상을 갖는 판형으로 성형하여 사용한다. 즉 상기 베플부재(140)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌우로 연장된 "－"자 형상 단면을 갖는 판형으로 성형하여 구성하는 것도 가능하고, 상기 베플부재(140)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 좌우로 대칭된 2개의 면을 갖는 "∨"자 형상 단면을 갖는 판형으로 성형하여 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 베플부재(140)를 "∨"자 형상으로 성형하여 구성하는 경우 상기 베플부재(140)의 뾰족하게 돌출된 모서리부분이 상기 유입구(115)를 향하도록 설치하여 공기의 원활한 유동을 도모토록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 베플부재(140)는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 에어갭공간(111)을 향해 상향 굴곡진 블록형으로 성형하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 베플부재(140)는 상향 돌출된 구조로 공기의 이동방향에 대응하여 접촉가능한 경사유도면(145)을 형성하므로, 공기가 이동중에 상하 수직방향으로 굴곡지게 유도하여 상기 에어갭공간(111) 내 집열성능을 보다 증진시키는 것이 가능하다.

상기 베플부재(140)의 경사유도면(145)은 상기 하부단열시트(130)를 기준으로 예각의 경사도를 형성토록 구성한다.

상기 베플부재(140)의 경사유도면(145)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 공기의 유입방향에 대응되게 형성되어 공기를 상향유도시키는 제1경사면(145a)과, 상기 제1경사면(145a)의 반대편에 형성되어 공기를 하향유도시키는 제2경사면(145b)과, 상기 제1경사면(145a)과 상기 제2경사면(145b)의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 공기를 유도하는 만곡면(145c)을 구비한다.

상기 제1경사면(145a)은 상기 하부단열시트(130)를 기준으로 예각의 경사도를 형성하되 30~40°의 경사각(α)을 이루도록 형성하므로, 공기의 원활한 상향유동을 유도한다.

상기 제2경사면(145b)은 상기 하부단열시트(130)를 기준으로 예각의 경사도를 형성하되 55~65°의 경사각(β)을 이루도록 형성하므로, 공기의 빠른 하향유동을 유도한다.

상기 만곡면(145c)은 완만한 곡면을 형성하여 코안다 효과(coanda effect)에 따른 공기의 흐름으로 상기 제1경사면(145a)을 따라 흐른 공기가 상기 제2경사면(145b)을 향해 원활하게 유도되어 방향전환될 수 있게 형성한다.

상기와 같이 구성되는 예열모듈에 의하면, 태양광모듈로부터 열원을 전도하여 공기의 흐름에 접촉하되 공기를 굴곡진 이동경로로 안내할 수 있게 유도하므로, 태양광모듈의 기능성을 유지하여 전기생산성을 향상시키고, 공기의 이동거리 및 유속이 증가하여 집열성능을 증진시킴은 물론 열원생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템의 제1실시예는 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 예열모듈(100)의 에어갭공간(111)에 외부공기를 유입하여 예열가능하게 구성하는 외기유입형으로 이루어진다.

상기 예열모듈(100)의 일단 즉 배출구(116)가 상기 공기유입관(10)에 연통하도록 연결되어 예열원을 유입토록 구성한다. 즉 상기 예열모듈(100)를 통해 유입된 외기를 상기 에어갭공간(111)과 상기 공기유입관(10)을 거쳐 상기 에어핸들링유닛(20)에 공급되도록 구성하므로, 외기로부터 상기 에어핸들링유닛(20)에 예열된 공기열원을 공급할 수 있게 구성한다.

상기에서 공기유입관(10)에는 상기 공기조절판(D)을 구비하여 상기 에어핸들링유닛(20)을 향한 공기의 유입량을 비롯한 방향을 조절가능하게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 에어핸들링유닛(20)과 상기 공기배출관(30)의 사이에는 공기가 유동가능하게 상호 연통하도록 연결되는 외기순환관(50)을 구비한다. 즉 상기 외기순환관(50)은 상기 공기배출관(30) 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 에어핸들링유닛(20)을 향해 재차 순환공급할 수 있게 형성한다.

도면에 나타내지는 않았지만 상기 외기순환관(50)과 상기 공기배출관(30)의 사이에는 방향전환밸브를 구성하여 배출 또는 순환을 위한 경로를 설정제어할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템의 제2실시예는 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 공기유입관(10)에 실내공기를 유입가능하게 구성하여 상기 예열모듈(100)로부터 순환 유동하는 내기를 예열가능하게 구성하는 내기순환형으로 이루어진다.

상기 공기배출관(30)과 상기 예열모듈(100)의 사이에는 내기유입관(60)을 구비하고, 상기 예열모듈(100)과 상기 에어핸들링유닛(20)의 사이에는 내기순환관(70)을 구비하여 상기 예열모듈(100)과의 내기순환가능한 경로를 형성토록 구성한다.

상기 내기유입관(60)은 상기 공기배출관(30)과 상기 예열모듈(100)을 상호 연결하되 상기 공기배출관(30) 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 예열모듈(100)의 에어갭공간(111)을 향해 유입시킬 수 있게 형성한다.

도면에 나타내지는 않았지만 상기 내기유입관(60)과 상기 공기배출관(30)의 사이에는 방향전환밸브를 구성하여 공기의 배출 또는 순환을 위한 경로를 설정제어할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 내기순환관(70)은 상기 예열모듈(100)과 상기 에어핸들링유닛(20)을 상호 연결하여 상기 에어핸들링유닛(20)을 향해 예열된 공기열원을 순환공급할 수 있게 형성한다.

즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템에 의하면, 외기 또는 내기를 예열원으로 생성시킨 후 적정온도로 조정 및 필터링할 수 있게 구성하므로, 난방 및 환기에 필요한 예열원으로 직접 적용하며 건물의 기존 공조설비와 효율적으로 연동하여 신재생에너지의 활용을 위한 예열모듈의 실효성 및 신뢰성을 대폭 향상시키고, 건물 내 환기설비의 예열원으로 이용하여 환기효율을 보다 향상시키면서 제로에너지 건축기술에 활용하기 위한 제품의 경쟁력을 확보하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 : 공기유입관 20 : 에어핸들링유닛
30 : 공기배출관 40 : 폐열회수기 50 : 외기순환관
60 : 내기유입관 70 : 내기순환관 100 : 예열모듈
110 : 외곽프레임 111 : 에어갭공간 115 : 유입구
116 : 배출구 120 : 태양광모듈 130 : 하부단열시트
135 : 단턱부 140 : 베플부재 145 : 경사유도면
145a : 제1경사면 145b : 제2경사면 145c : 만곡면
α : 제1경사면의 경사각 β : 제2경사면의 경사각

Claims (10)

1. 건물의 실내공간에 공기를 유입하는 공기유입관과;
   상기 공기유입관 상에 연결되고 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정하며 공기열원을 필터링한 후 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍하는 에어핸들링유닛과;
   건물의 실내공간으로부터 폐열을 포함한 공기를 배출가능하게 구비되는 공기배출관과;
   상기 공기배출관 상에 연결 설치되어 흡입력을 생성시키되 실내공간의 폐열을 열교환할 수 있게 구동하는 폐열회수기와;
   건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간을 형성하되 상기 에어갭공간에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비되는 예열모듈;을 포함하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 예열모듈의 에어갭공간에 외부공기를 유입하여 예열가능하게 구성하고, 상기 예열모듈의 일단이 상기 공기유입관에 연통하도록 연결되어 상기 에어핸들링유닛에 예열된 공기열원을 공급할 수 있게 구성되는 외기유입형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 에어핸들링유닛과 상기 공기배출관을 상호 연결하고 상기 공기배출관 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 에어핸들링유닛을 향해 재차 순환공급할 수 있게 형성되는 외기순환관을 포함하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기유입관에 실내공기를 유입가능하게 구성하고,
   상기 공기배출관과 상기 예열모듈을 상호 연결하되 상기 공기배출관 내 배출경로를 따라 이동중인 공기열원을 상기 예열모듈의 에어갭공간을 향해 유입시키는 내기유입관과, 상기 예열모듈과 상기 에어핸들링유닛을 상호 연결하여 상기 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 순환공급할 수 있게 형성되는 내기순환관을 포함하여 구성되는 내기순환형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 예열모듈은, 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내부에 공기가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과, 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과, 상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고 외부로의 열손실을 차단하는 하부단열시트와, 상기 하부단열시트 상에 구비하고 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 공기와 접촉하되 공기의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 포함하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 하부단열시트에는 상부에 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되되 상기 에어갭공간 내 공기의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 포함하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 베플부재는 상기 에어갭공간 내 유입된 공기가 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 공기의 유동방향으로 서로 간격을 두고 배열배치되는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 베플부재는 "－"자 형상, "∨"자 형상 중에서 선택한 단면형상을 갖는 판형으로 성형하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 베플부재는 공기의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부단열시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하는 블록형으로 성형하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 베플부재의 경사유도면은, 공기의 유입방향에 대응되게 형성되고 상기 하부단열시트를 기준으로 30~40°의 경사각을 이루는 제1경사면과, 상기 제1경사면의 반대편에 형성되되 상기 하부단열시트를 기준으로 55~65°의 경사각을 이루는 제2경사면과, 상기 제1경사면과 상기 제2경사면의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 공기를 유도하는 만곡면을 포함하여 이루어지는 공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템.
    

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